Aparato y métodos para mezclar y dispensar muestras líquidas o en polvo.

Un aparato (10) para mezclar pequeñas muestras de materiales que comprende un vaso (12) para contener los componentes de la muestra que van a ser mezclados,

teniendo dicho vaso (12) una base (14), una pared periférica (16) que se extiende desde la base (14) hasta la parte superior de dicho vaso (12) y una parte superior abierta a través de la cual los componentes de la muestra se pueden introducir en dicho vaso (12), un impulsor (20) situado en dicho vaso (12) en, o adyacente a, la base (14), un árbol (22) que se extiende a través de la base (14) en relación rotacional obturada con la misma, extendiéndose dicho árbol (22) coaxialmente respecto a dicho vaso (12) y estando acoplado en relación de accionamiento con dicho impulsor (20), y medios agitadores que comprenden un miembro helicoidal (28) situado en dicho vaso (12) para impartir fuerzas de cizalla a los componentes de la muestra dentro de dicho vaso (12), caracterizado porque dicho miembro helicoidal (28) se puede mover axialmente respecto a dicho vaso (12) hacia la parte inferior de dicho vaso (12) de manera que durante el uso, dicho miembro helicoidal (28) no interfiere con la retirada del material de dicho vaso (12) .

Aparato y métodos para mezclar y dispensar muestras líquidas o en polvo.

La invención se refiere a un aparato y métodos para mezclar y dispensar muestras para utilizar en la preparación y análisis de materiales y, en particular, para la caracterización de materiales existentes y la identificación de nuevos materiales.

La caracterización de materiales con vistas a mejorar y optimizar las formulaciones o para identificar nuevos y útiles compuestos normalmente requiere la realización y registro de gran número de experimentos. La preparación de muestras para tales experimentos consume tiempo y está expuesta a través del rendimiento humano pobre (debido a la fatiga, aburrimiento, etc. en la realización de operaciones repetitivas) a errores en la medida de cantidades de los ingredientes y/o registro de volúmenes, pesos y otros detalles referentes a los mismos. La naturaleza de los propios ingredientes, por ejemplo los líquidos de baja viscosidad, líquidos de media y alta viscosidad, líquidos tixotrópicos, polvos etc., debido a la dificultar en la dispensación precisa de los mismos, puede aumentar tales errores de origen humando o dar lugar a errores potenciales durante la dispensación de tales ingredientes.

Pueden surgir problemas adicionales en la dispensación precisa de pequeñas cantidades de ingredientes cuando se busca reducir el tamaño de las muestras experimentales en pequeñas cantidades de dispensación de ingredientes menores. Muchas formulaciones típicamente tienen ingredientes menores que, en la reducción del tamaño de muestra, se vuelven cantidades muy pequeñas. Por ejemplo, un ingrediente presente en un 0, 1 % en peso en una formulación es 200 mg en un tamaño de muestra de 200g, pero se vuelve 10 mg en un tamaño de muestra de 10g.

Aunque estos problemas se pueden superar utilizando métodos y aparatos adecuados para dispensar automáticamente líquidos y polvos, en muchos casos la mezcla adecuada de ingredientes, especialmente en pequeñas cantidades, puede ser difícil de conseguir dando lugar de este modo a mezclas no homogéneas o productos de reacción. Adicionalmente, el posterior envió de tales mezclas o productos de reacción procedentes de un ambiente de mezcla a un posterior ambiente para la relación (adicional) o ensayo también puede ser problemático, especialmente cuando las mezclas o productos de reacción tienen una elevada viscosidad.

Como se ha explicado en el documento US 2003/016938 A, se han utilizado varias técnicas para mezclar pequeñas cantidades de reactivos para procedimientos de reacción paralelos; por ejemplo se han propuesto mezcladores rotacionales accionado por un eje a alta velocidad, barras mezcladoras magnéticas de pequeño tamaño, agitadores orbitales y dispositivos vibratorios. El propio documento US 2003/0169638 A propone que un mezclador rotacional accionado por eje sea situado en vaso de reacción desde la parte superior del mismo, en el que impulsor tiene un diseño y conjunto de dimensiones particulares. Se dice que se usa tal impulsor para efectuar de forma eficiente el mezclado de los ingredientes de reacción en el vaso de reacción. Sin embargo, es evidente que, si la mezcla de reacción es relativamente viscosa, y hay un requisito para retirarla del vaso para un procesamiento adicional, tal como reacciones o ensayos adicionales, una buena parte del material es probable que se pegue al impulsor y será perdido cuando el impulsor sea retirado del vaso o tendrá que ser limpiado del impulsor creado problemas de procesamiento adicionales. Para muestras pequeñas, la pérdida potencial de cantidades significativas del mismo en el impulsor puede ser muy perjudicial para el posterior procesamiento de las muestras.

Otro intento para extraer el material de un depósito de dispensación ha sido propuesto en el documento US 2005/0283113A (equivalente a GB 2415423 A) en el que una muestra está situada dentro del vaso de dispensación que es entonces fijado con un pistón que tiene un orificio pasante de manera que el conjunto funciona con una jeringuilla para dispensar el material. El documento 2005/028313 A describe también la mezcla de ingredientes en el depósito, por ejemplo utilizando un mezclador magnético o bolas de vidrio; sin embargo, no se hace mención de cómo afecta la presencia de tales artículos a la recuperación del material o la cantidad de material que se puede recuperar del vaso.

Ejemplos de mecanismos a modo de jeringuilla para dispensar materiales también están descritos en los documento GB 696310, GB 1178738, GB 1441983, US 4741737, US 4805810 y DE 19915771. Ejemplos de aparatos de mezclado se describen en los documentos EP 1347093A, US 2776120A, EP 0000512A, FR 2238528A, EP 0117716A y EP 0279022A.

Es un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato y métodos para mezclar pequeños volúmenes de materiales para producir muestras sustancialmente homogéneas que, si se desea, se puedan dispensar.

De acuerdo con la presente invención, el aparato para mezclar muestras pequeñas de materiales comprende un vaso para contener componentes de muestra que van a ser mezclados, teniendo dicho vaso una base, una pared periférica que se extiende desde la base hasta la parte superior de dicho vaso yb una parte superior abierta a través de la cual se pueden introducir componentes de muestra en dicho vaso, un impulsor situado en dicho vaso en o adyacente a la base, un árbol que se extiende a través de la base en una relación rotacional obturada con la misma, extendiéndose dicho árbol generalmente de forma coaxial con dicho vaso y estando acoplado en relación de accionamiento con dicho impulsor, y medios agitadores que comprende un miembro helicoidal situado en dicho vaso para impartir fuerzas de cizalla a los componentes de la muestra dentro de dicho vaso, siendo dicho miembro helicoidal móvil axialmente respecto a dicho vaso hacia la parte inferir de dicho vaso de manera que durante el uso el miembro helicoidal no interfiere sustancialmente con la retirada de material de dicho vaso.

También, de acuerdo con la presente invención, un método para mezclar muestras pequeñas de materiales comprende proporcionar un vaso para contener los componentes de muestra que svan a ser mezclados, teniendo dicho vaso una base, una pared periférica que se extiende desde dicha base a la parte superior de dicho vaso y una parte superior abierta a través de la cual se pueden introducir los componentes de muestra en dicho vaso, un impulsor situado en dicho vaso en o adyacente a la base, un árbol que se extiende a través de la ase en relación rotacional obturada con la misma, extendiéndose dicho árbol generalmente coaxialmente respecto a dicho vaso y estando acoplado en relación de accionamiento con dicho impulsor, y medios agitadores que comprende un miembro helicoidal situado en dicho vaso para impartir fuerzas de cizalla a los componentes de muestra dentro de dicho vaso, siendo dicho miembro helicoidal móvil axialmente respecto a dicho vaso hacia la parte inferior de dicho vaso por lo que durante el uso, dicho miembro helicoidal no interfiere sustancialmente con la retirada del material de dicho vaso, introduciendo al menos dos componentes en dicho vaso, operando dicho impulsor y miembro helicoidal durante un periodo suficiente para efectuar la mezcla de dichos componentes convirtiéndolos en una muestra sustancialmente homogénea.

Preferiblemente, dicho aparato comprende además una abertura de dispensación capaz de dispensar dichas pequeñas muestras de material.

En una realización preferida, dichos medios de retirada de material comprenden un miembro de pistón en relación obturada con la pared periférica de dicho vaso, teniendo dicho miembro de pistón un pasaje que se extiende axialmente que, en uso, comunica en un extremo con el interior de dicho vaso y forma dicha abertura de dispensación en el otro extremo mediante lo cual el movimiento axial de dicho miembro de pistón con dicho vaso para aplicar una presión a una muestra formada en el mismo hará que dicha muestra fluya a través de dicho pasaje.

Preferiblemente, el método comprende además una etapa de dispensar dichas pequeñas muestras de material. En tal realización, el método comprende además colocar dichos medios de retirada de material que comprende un miembro de pistón para ajustar la relación obturada con la pared periférica de dicho vaso en la parte superior de dicho vaso, teniendo dicho miembro de pistón una pasaje pasante que se extiende axialmente comunicando un extremo con el interior de dicho vaso y que forma una abertura de dispensación en el otro extremo, moviendo dicho miembro de pistón axialmente dentro de dicho vaso para aplicar presión a dicha muestra para hacer que dicha muestra fluya a través de dicho pasaje,... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (10) para mezclar pequeñas muestras de materiales que comprende un vaso (12) para contener los componentes de la muestra que van a ser mezclados, teniendo dicho vaso (12) una base (14) , una pared periférica (16) que se extiende desde la base (14) hasta la parte superior de dicho vaso (12) y una parte superior abierta a través de la cual los componentes de la muestra se pueden introducir en dicho vaso (12) , un impulsor (20) situado en dicho vaso (12) en, o adyacente a, la base (14) , un árbol (22) que se extiende a través de la base (14) en relación rotacional obturada con la misma, extendiéndose dicho árbol

(22) coaxialmente respecto a dicho vaso (12) y estando acoplado en relación de accionamiento con dicho impulsor (20) , y medios agitadores que comprenden un miembro helicoidal (28) situado en dicho vaso (12) para impartir fuerzas de cizalla a los componentes de la muestra dentro de dicho vaso (12) , caracterizado porque dicho miembro helicoidal (28) se puede mover axialmente respecto a dicho vaso (12) hacia la parte inferior de dicho vaso (12) de manera que durante el uso, dicho miembro helicoidal (28) no interfiere con la retirada del material de dicho vaso (12) .

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho aparato comprende además una abertura de dispensación (46) capaz de dispensar dichas muestras de material.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dichos medios de retirada de material comprenden un miembro de pistón (40) en relación obturada con la pared periférica (16) de dicho vaso (12) , teniendo dicho miembro de pistón (40) un pasaje pasante (44) que se extiende axialmente que, en uso, se comunica en un extremo con el interior de dicho vaso (12) y forma dicha abertura de dispensación (46) en el otro extremo, mediante lo cual el movimiento axial de dicho miembro de pistón (40) dentro de dicho vaso (12) para aplicar presión a una muestra formada en el mismo hará que dicha muestra fluya a través de dicho pasaje (44) .

4. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el vaso (12) tiene una capacidad total de no más de 100 ml, más preferiblemente no más de 20 ml.

5. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el miembro helicoidal (28) está montado dentro del vaso (12) .

6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el miembro helicoidal (28) está montado en el impulsor (20) para girar con el mismo.

7. El aparato de acuerdo con las reivindicaciones 5 ó 6, en el que el paso del miembro helicoidal (28) permite que el miembro helicoidal (28) sea reducido no más del 20 % de su longitud normal.

8. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende una disposición de dichos vasos.

9. Un método para mezclar muestras pequeñas de materiales que comprende proporcionar un vaso (12) para contener los componentes de muestra que van a ser mezclados, teniendo dicho vaso (12) una base (14) , una pared periférica (16) que se extiende desde la base (14) hasta la parte superior de dicho vaso (12) y una parte superior abierta a través de la cual los componentes de la muestra son introducidos en dicho vaso (12) , un impulsor (20) situado en dicho vaso (12) en, o adyacente a, la base (14) , un árbol (22) que se extiende a través de la base (14) en relación rotacional obturada con la misma, extendiéndose dicho árbol

(22) coaxialmente respecto a dicho vaso (12) y estando acoplado en relación de accionamiento con dicho impulsor (20) , y medios agitadores que comprenden un miembro helicoidal (28) situado en dicho vaso (12) para impartir fuerzas de cizalla a los componentes de la muestra dentro de dicho vaso (12) , introducir al menos dos componentes en dicho vaso (12) operar dicho impulsor (20) y miembro helicoidal (28) durante un periodo suficiente para efectuar el mezclado de dichos componentes en una muestra homogénea, caracterizado porque dicho miembro helicoidal (28) se puede mover axialmente respecto a dicho vaso (12) hacia la parte inferior de dicho vaso (12) por lo que durante el uso, dicho miembro helicoidal (28) no interfiere con la retirada del material del vaso (12) .

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho método comprende además la etapa de dispensar dichas muestras pequeñas de materiales.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho método comprende además colocar dichos medios de retirada de material que comprenden un miembro de pistón (40) adaptado para fijarse en una relación obturada con la pared periférica (16) de dicho vaso (12) dentro de la parte superior de dicho vaso (12) , teniendo dicho miembro de pistón (40) un pasaje pasante que se extiende axialmente (44) que comunica en un extremo con el interior de dicho vaso (12) y que forma una abertura de dispensación (46) en el otro extremo, mover dicho miembro de pistón (40) axialmente dentro de dicho vaso (12) para aplicar presión a dicha muestra para hacer que dicha muestra fluya a través de dicho pasaje (44) , acoplar también

dicho miembro de pistón (40) a dicho miembro helicoidal (28) para aplicar fuerza al mismo y para moverlo axialmente hacia la parte inferior de dicho vaso (12) .

12. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que el miembro helicoidal 5 (28) está montado dentro del vaso (12) .

13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la capacidad de muestra del vaso (12) está comprendida entre el 20% y el 95% del volumen del vaso (12) , más preferiblemente entre el 20% y el 60% del volumen del vaso (12) .

14. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la capacidad de muestra del vaso (12) es no mayor de 50 ml, más preferiblemente no mayor de 25 ml y preferiblemente está comprendida entre 5 ml y 15 ml.

15. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, que comprende proporcionar una disposición de dichos vasos y, en paralelo o en serie, introducir dichos al menos dos componentes en cada uno de dichos vasos.